จุดขายที่สำคัญของบล็อกเชนและแอปพลิเคชันคือบัญชีแยกประเภทแบบกระจายที่มีการเข้ารหัสลับนั้นแทบจะ“ ไม่แตกหัก” ภายใต้สถานการณ์ปกติเนื่องจากสถานะปัจจุบันของเทคโนโลยีการคำนวณ อย่างไรก็ตามความถูกต้องขึ้นอยู่กับสมมติฐาน “สถานะของเทคโนโลยี” เป็นอย่างมาก หากเกิดการเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ในการใช้คอมพิวเตอร์ระบบที่ใช้บล็อกเชนร่วมสมัยอาจเสี่ยงต่อภัยคุกคามที่ไม่ได้คำนึงถึงในการออกแบบ แต่ภัยคุกคามที่เกิดขึ้นนี้จะเร่งด่วนเพียงใดในไม่ช้า?
ความก้าวหน้าที่นักฟิสิกส์ได้ดำเนินการในช่วงสามทศวรรษที่ผ่านมาในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมเชิงปฏิบัติการสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวได้ในไม่ช้า ในฐานะที่เป็นเหตุการณ์สำคัญที่เรียกว่า“ อำนาจสูงสุดควอนตัม” ซึ่งคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประสิทธิภาพเหนือกว่าคอมพิวเตอร์แบบเดิมในงานหนึ่ง ๆ ทุกวันตอนนี้, คำถามที่ว่าอุปกรณ์ที่ใช้ควอนตัมในอนาคตสามารถ “ฆ่า” บล็อคเชนได้เข้ามาเป็นจุดสนใจหรือไม่.
ไพรเมอร์เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ควอนตัม
คอมพิวเตอร์ควอนตัมคืออุปกรณ์ใด ๆ ที่ใช้หลักการของกลศาสตร์ควอนตัมเพื่อทำการคำนวณ ในการจัดเก็บและจัดการข้อมูลคอมพิวเตอร์ทั่วไปจะใช้หน่วยไบนารีที่เรียกว่าบิตซึ่งสามารถแสดงสถานะหนึ่งในสองสถานะที่เป็นไปได้: 0 หรือ 1 เครื่องควอนตัมอาศัยบิตควอนตัม (หรือ qubits) ซึ่งสามารถเป็นได้ทั้ง 0 และ 1 ในเวลาเดียวกัน . ปรากฏการณ์นี้, เรียกว่า การซ้อนทับช่วยให้อุปกรณ์ดังกล่าวทำงานบางอย่างได้เร็วกว่าอุปกรณ์ที่ใช้บิต.
อีกคำศัพท์พื้นฐานในทฤษฎีควอนตัมคือ ความยุ่งเหยิง. เมื่ออนุภาคสองอนุภาคเข้ามาพัวพันกันพวกมันจะอยู่ในสถานะควอนตัมเดียวกันและจะเปลี่ยนสถานะถ้าอนุภาคหนึ่งกระตุ้นให้เพียร์เปลี่ยนตามไม่ว่าทั้งสองจะอยู่ห่างกันแค่ไหนในพื้นที่ทางกายภาพ การจับคู่ qubits ด้วยวิธีนี้นำไปสู่การเติบโตแบบทวีคูณในพลังการคำนวณของคอมพิวเตอร์ควอนตัม.
สภาวะของการซ้อนทับซึ่งจำเป็นในการคำนวณเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุและยากที่จะรักษาอย่างมาก นักฟิสิกส์ใช้ลำแสงเลเซอร์และไมโครเวฟเพื่อทำให้ qubits อยู่ในสถานะการทำงานนี้จากนั้นจึงใช้เทคนิคต่างๆมากมายเพื่อรักษามันจากความผันผวนของอุณหภูมิเสียงรบกวนและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่น้อยที่สุด คอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันมีโอกาสผิดพลาดอย่างมากเนื่องจากความเปราะบางของสภาพการทำงานซึ่งสลายไปในกระบวนการที่เรียกว่า การหลอกลวง ก่อนที่การดำเนินการส่วนใหญ่จะสามารถดำเนินการได้.
พลังการคำนวณควอนตัมพิจารณาจากจำนวน qubits ที่เครื่องสามารถใช้ประโยชน์ได้พร้อมกัน เริ่มต้นด้วยสอง qubits ที่ต่ำต้อยในการทดลองครั้งแรกในช่วงปลายทศวรรษ 1990 คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลังที่สุดในปัจจุบันซึ่งดำเนินการโดย Google สามารถใช้งานได้ถึง 72 qubits.
คอมพิวเตอร์ควอนตัมและบล็อกเชน
รับทราบทุกวิถีทาง การจอง, แนวคิดเรื่องความไม่เปลี่ยนรูปของบล็อคเชนและการรักษาความปลอดภัยที่ไม่มีใครเทียบได้นั้นเป็นที่ยอมรับกันอย่างแพร่หลาย: โดยอ้างถึงความไว้วางใจของสาธารณชนในสินทรัพย์ดิจิทัลและส่งเสริมการยอมรับในปริมาณมาก อย่างไรก็ตามการถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์ควอนตัมอาจเป็นอันตรายต่อความสมบูรณ์ของการเข้ารหัสคีย์สาธารณะซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของการรักษาความปลอดภัยบล็อกเชน.
ในขณะที่แอปพลิเคชันที่มีศักยภาพของคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีมากมาย แต่สิ่งที่เกี่ยวข้องมากที่สุดในบริบทของเทคโนโลยีบล็อกเชนและการเข้ารหัสโดยทั่วไปคือความสามารถในการเรียกใช้อัลกอริทึมเฉพาะได้เร็วกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ หนึ่งในกรณีการใช้งานที่สันนิษฐานว่ามีการกล่าวถึงกันมากที่สุดคือการใช้งานที่มีชื่อเสียง อัลกอริทึมของชอร์ สำหรับการสลายตัวของปัจจัยซึ่งอาจทำให้เทคนิคการเข้ารหัสร่วมสมัยหลายอย่างล้าสมัย.
ในฐานะที่เป็นกลุ่มนักวิจัยจาก Russian Quantum Center ได้สังเกตเห็นใน บทความ สำหรับวารสาร Nature ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นอย่างหนึ่งเกิดจากความจริงที่ว่าการรักษาความปลอดภัยของบล็อกเชนต้องอาศัยฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ทางเดียวอย่างมากซึ่งเป็นฟังก์ชันที่ทำงานง่าย แต่คำนวณในทางตรงกันข้ามได้ยากกว่ามาก ฟังก์ชันดังกล่าวใช้เพื่อสร้างลายเซ็นดิจิทัลและตรวจสอบธุรกรรมบนบัญชีแยกประเภท.
อาชญากรที่ติดตั้งอุปกรณ์ควอนตัมที่ใช้งานได้จะสามารถทำการคำนวณย้อนกลับได้เร็วขึ้นอย่างมากซึ่งจะทำให้พวกเขาสามารถปลอมลายเซ็นปลอมตัวเป็นผู้ใช้รายอื่นและเข้าถึงทรัพย์สินดิจิทัลของตนได้ ในบริบทของการขุดนักแสดงที่เป็นอันตรายดังกล่าวสามารถเข้าควบคุมกระบวนการอัปเดตบัญชีแยกประเภทจัดการประวัติการทำธุรกรรมและเหรียญที่ใช้จ่ายซ้ำซ้อน.
นักวิจัยชาวรัสเซียแนะนำว่าสถาปนิกของระบบเข้ารหัสควรเริ่มใช้มาตรการป้องกันภัยคุกคามนี้ทันที วิธีแก้ปัญหาหนึ่งสามารถแทนที่ลายเซ็นดิจิทัลทั่วไปด้วยการเข้ารหัสที่ทนต่อควอนตัมซึ่งเป็นอัลกอริธึมความปลอดภัยที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อต้านทานการโจมตีจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มีประสิทธิภาพเพียงพอ วิธีการรักษาอื่นที่นักฟิสิกส์ชาวรัสเซียเสนอจะใช้ได้เฉพาะกับการถือกำเนิดของอินเทอร์เน็ตควอนตัมซึ่งยังคงอยู่ห่างออกไปหลายสิบปี สถาปัตยกรรมการสื่อสารไร้สายที่คาดหวังนี้ขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อระหว่างอนุภาคควอนตัมที่พันกันจากระยะไกลจะปลดล็อกรูปแบบและการออกแบบบล็อกเชนใหม่ ๆ มากมาย.
สิ่งนี้ค่อนข้างสอดคล้องกับความคิดที่น่าสนใจที่ Del Rajan และ Matt Visser จาก Victoria University ในนิวซีแลนด์แสดงใน รายงานการวิจัย. พวกเขาเสนอที่จะละทิ้งการใช้การเข้ารหัสควอนตัมและกระโดดตรงไปที่การทำให้ blockchain เป็นระบบที่ใช้ควอนตัม แบบจำลองของพวกเขาอธิบายถึงบล็อกเชนโดยอาศัย qubits ที่พันกันไม่เพียง แต่ในอวกาศ แต่ยังรวมถึงเวลาด้วย ความพยายามที่จะแก้ไขบันทึกธุรกรรมย้อนหลังซึ่งเข้ารหัสโดยประวัติศาสตร์ของสถานะของอนุภาคเดียวเมื่อเวลาผ่านไปจะเป็นไปไม่ได้หากไม่ทำลายอนุภาคทั้งหมด อย่างไรก็ตามการสร้างแบบจำลองนี้จะเป็นไปไม่ได้จนกว่าอินเทอร์เน็ตควอนตัมจะพร้อมใช้งาน.
ผู้ปฏิบัติมีน้ำหนัก
ในขณะที่โซลูชันล้ำยุคที่นักวิชาการเสนออาจห่างออกไปหลายสิบปี แต่การวิจัยและพัฒนาด้านคอมพิวเตอร์ควอนตัมและการเข้ารหัสควอนตัมจำนวนมากกำลังเกิดขึ้นในขณะนี้ ผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานกับแอพพลิเคชั่นคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สำรวจโดย Cointelegraph ต่างกันในมุมมองของพวกเขาเกี่ยวกับการคุกคามของควอนตัมในทันที Yaniv Altshuler นักวิจัยและซีอีโอของ MIT และผู้ร่วมก่อตั้ง Endor Protocol แพลตฟอร์มการวิเคราะห์เชิงทำนายกล่าวว่า:
“ คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีประสิทธิภาพมากขึ้นอย่างไม่น่าเชื่อและก้าวหน้าเร็วกว่าที่คนส่วนใหญ่คาดคิด อย่างไรก็ตามความสามารถของพวกเขาจะไม่ทำลายบล็อคเชน ในแต่ละปีเมื่อมีการเปิดตัวฮาร์ดแวร์ใหม่จะทำให้เกิดความกังวลอีกครั้งเกี่ยวกับความสมบูรณ์ของ blockchain แต่ไม่มีหลักฐานว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถประนีประนอม blockchain ได้”
Stewart Allen หัวหน้าเจ้าหน้าที่ปฏิบัติการของ IonQ บริษัท คอมพิวเตอร์ควอนตัมเชื่อว่าเมื่อถึงเวลาที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมเติบโตขึ้นจนมีประสิทธิภาพเพียงพอที่จะขัดขวางความสมบูรณ์ของบล็อกเชนในปัจจุบันระบบรักษาความปลอดภัยจะย้ายไปยังอัลกอริทึมที่สามารถบรรจุได้:
“ ไม่มีภัยคุกคามที่แท้จริงของคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทำลายการเข้ารหัสบล็อกเชนในระยะสั้น หากสิ่งนี้เกิดขึ้นการเข้ารหัสจะถูกย้ายไปยังอัลกอริทึมการพิสูจน์ควอนตัม เราเป็นเวลาอย่างน้อยหนึ่งทศวรรษที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมสามารถทำลายการเข้ารหัสบล็อกเชนได้”
อย่างไรก็ตามคนอื่น ๆ ไม่ค่อยมีส่วนร่วมในการมองโลกในแง่ดีนี้.
Norbert Goffa ผู้จัดการบริหารของ ILCoin แสดงความกังวลของเขาเกี่ยวกับการเกิดขึ้นของสระว่ายน้ำการขุดที่ใช้พลังงานควอนตัม:
“ ถ้าใครสักคนมีกลุ่มการขุดแบบควอนตัมก็จะมีอำนาจเหนือผู้อื่นได้โดยง่าย [… ] วันนี้เราไม่มีเครื่องขุดที่ใช้ควอนตัม ในทางกลับกันหลาย บริษัท ได้ดำเนินการเกี่ยวกับเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ที่ใช้ควอนตัม เราเชื่อว่าในอีกห้าปีข้างหน้ามันอาจจะเกิดขึ้นจริง อาจจะน้อยกว่านี้ใครจะไปรู้”
Rakesh Ramachandran ซีอีโอและผู้ร่วมก่อตั้ง QBRICS Inc กล่าวย้ำว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมพร้อมที่จะมีผลในแทบทุกพื้นที่ที่ใช้การเข้ารหัส ในกรณีของเทคโนโลยีบล็อกเชนเขากล่าวว่าเราอาจคาดหวังว่าจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างเป็นระบบ:
“ คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะกำหนดนิยามใหม่ของการเข้ารหัสไม่เพียง แต่บล็อกเชน แต่ที่ใดก็ตามที่มีการประยุกต์ใช้การเข้ารหัสรวมถึงสิ่งง่ายๆเช่นเว็บไซต์ธนาคารออนไลน์ มีงานวิจัยและงานจำนวนมากที่กำลังดำเนินการเพื่อลดผลกระทบและย้ายไปสู่การเข้ารหัสที่ทนต่อควอนตัมหรือการเข้ารหัสหลังควอนตัม.
“ อย่างไรก็ตามความท้าทายของบล็อกเชนไม่ได้เป็นเพียงแค่ภัยคุกคามที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นตัวแทน แต่ขอบเขตของวิธีที่บล็อกเชนจะย้ายไปยังการเข้ารหัสเวอร์ชันใหม่”
ผู้เชี่ยวชาญทุกคนให้การประมาณระยะเวลาที่คล้ายคลึงกันอย่างน่าประหลาดใจว่าเรามีเวลาเท่าไรก่อนที่คอมพิวเตอร์ควอนตัมจะเป็นภัยคุกคามต่อความสมบูรณ์ของ blockchains ซึ่งแตกต่างกันไปในช่วง 5 ถึง 10 ปี พวกเขายังค่อนข้างสอดคล้องกันในสูตรอาหารของพวกเขาสำหรับการจัดการกับการโจมตีที่ขับเคลื่อนด้วยควอนตัมที่อาจเกิดขึ้น: ส่วนใหญ่ยอมรับว่าการเปลี่ยนไปใช้การเข้ารหัสแบบต้านทานควอนตัมทีละน้อยจะเป็นสิ่งที่จำเป็นรวมถึงการสร้างโครงสร้างพื้นฐานที่จะรองรับ Blockchains จะต้องพัฒนาไปเรื่อย ๆ แต่ก็ไม่น่าเป็นไปได้ที่เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ควอนตัมจะคุกคามการดำรงอยู่ของพวกมันโดยพื้นฐาน.